Analisa Low Pressure Feed Water Pump (Lp Pump) Dengan Metoda Failure Mode Effect Analysis Dan Fault Tree Analysis

 1.       Pendahuluan

1.1.  Overview Muara Tawar Blok 1

PLTGU Muara Tawar merupakan pembangkit yang dikelola oleh PT Pembangkitan Jawa Bali yang terdiri dari 5 blok, blok 1 3 Gas turbine dan combine dengan 1 steam turbine, blok 2, 3, dan 4 beroperasi masih secara open cycle, dan blok 5 dengan 1 gas turbine dan 1 steam turbine secara combined. Blok 1 yang memiliki 3 gas turbine dicombined dengan memanfaatkan sisa gas panas yang memiliki termperatur berkisar 520  degC – 550 degC (mengikuti pembebanan) untuk membangkitkan uap untuk dimanfaatkan sebagai penggerak steam turbine yang terdiri dari 2 stage yaitu sisi HP turbin dan LP turbin.

Salah satu peralatan yang berperan dalam system combined cycle ini adalah Low Pressure Pump (LP Pump) yang berfungsi untuk mentransfer kondensasi uap setelah steam turbine (dari kondensor ke hotwell) yang menuju ke LP drum. LP feedwater pump terdiri dari 3 pompa dan ketika beroperasi combined cycle dengan 3 gas turbine maka akan dioperasikan 2 pompa, dengan salah tidak dioperasikan atau standby. satu Kegagalan fungsi LP pump akan mengakibatkan berhentinya operasi system Heat Recovery Steam Generator (HRSG).

 1.2.  Studi Kaus

LP Feed Water Pump baik nomer 1,2 dan 3 terdapat indikasi adanya vibrasi dari pengecekan secara berkala yang mengharuskan dilakukan perbaikan dari sisi pompa, akan tetapi vibrasi tidak menunjukkan indikasi penurunan. Terdapat 5 komponen utama yang akan dilakukan analisa yang terdiri dari;        

Laporan gangguan LP feedwater pump yang tercatat dari sistem Ellips adalah sebagai berikut;

1.    2.    FMEA

FMEA merupakan salah satu metode pengukuran resiko peralatan dengan mengidentifikasi mode-mode penyebab kegagalan yang ditimbulkan oleh setiap komponen terhadap suatu system dalam hal ini komponen pompa LP feedwagter pump. Penilaian terhadap komponen-komponen ini akan menghasilkan suatu penilaian yang dikenal sebagai risk priority number (RPN). Standar penilaian menggunakan pendekatan severity, occurrence dan detection, dimana severity adalah dampak yang timbul apabila suatu kesalahan (failure) terjadi, occurrence adalah kemungkinan atau probabilitas atau frekuensi terjadinya kesalahan dan detection adalah kemungkinan untuk mendeteksi suatu kesalahan akan terjadi atau sebelum dampak kesalahan tersebut terjadi. Nilai tiap pendekatan terdapat di table 1. 

Hasil analisa FMEA dihasillkan table sebagai berikut

Nilai RPN tertinggi dari sisi base plate dengan nilai 75 yang dihasilkan dari nilai severity sebesar 5 yang menenunjukkan efek moderate dari kegagalan, occurance total kejadian lebih dari 10 dalam 3 tahun terakhir, akan tetapi untuk kejadian kegagalan yang diakibatkan base plate terjadi sebanyak 3 kejadian (dari 3 LP feedwater pump). Sedangkan detection 5 karena kegagalan hanya bisa dilakukan deteksi awal dari suara.

3.  FTA

Fault Tree Analysis adalah analisis diagram terstruktur yang mengidentifikasi elemen-elemen yang dapat menyebabkan kegagalan sistem. Teknik ini didasarkan pada logika deduktif dan dapat disesuaikan dengan identifikasi risiko untuk menganalisis bagaimana dampak risiko yang muncul. Berdasar studi kasus LP feedwater pump dapat diturunkan diagram fault tree analysis dengan analisa berdasarkan 5 komponen utama, yaitu;

4. Kesimpulan

Failure Mode Effect Analysis dan Fault Tree Analysis adalah metode pengukuran resiko peralatan dengan mengidentifikasi mode-mode penyebab kegagalan yang ditimbulkan oleh setiap komponen terhadap suatu system. FMEA mengukur resiko peralatan berdasarkan penilaian terhadap severity, occurrence dan detection. Penilaian tertinggi (RPN) dari baseplate dengan nilai 100. Sedangkan Fault tree analysys adalah metode mengukur resiko kegagalam peralatn dari komponen-komponen yang dihitung nilai probabilitas kegagalan komponen penyusunnya terhadap komponen utama.

 

LOADING PROCEDURE ON ADVANT CONTROLLER

"Postingan lama"

AC 160 Advant Controller 

A. Single Controller – ON LINE 

1. Must be on ON-LINE condition 

2. Only to change the parameter, maximum 3 changes 

3. Make sure the changing didn’t effect on operation or protection side 

4. Step 

a. Make change on parameter/variable 

b. Save  save and load

B. Single Controller – OFF LINE 

1. Create/generate new target code 

2. Create new signal 

3. OFF-LINE condition 

4. Steps; 

a. Make change on logic 

b. Save then Generate target Code 

c. Follow the step on this Target menu (mean while keep open the status report status menu to watch the process); c.1. Block Program 

c.2. Load Application 

c.3. Save in PROM 

C. Dual Controller – Slave must be Updated 

1. Check the connection between master and slave controller 

2. To activate the slave  kick out the P1 (master) by force switching 

a. Click Reset on P1  b1 will come 

b. Acknowledge on b1  P1 will come 

c. And the configuration became  

d. Load the controller as usual 

e. Reset the P1  bf will come 

f. Acknowledge the b1  P1 will come 

g. And the configuration will be 

h. To update the slave go back to EDS and activate the update slave menu *not necessary since it                 can be done by hardware updating 

i. To update the slave by hardware updating, pres ACK on bf for about 3 seconds until the P.4                     comes.  

j. If appear then remove the ACK and bf will be b1 for the next 4 minutes.

 

Menurunkan Kegagalan Start Gas Turbine Dengan Metode Lean Six Sigma di PLTGU Muara Tawar Blok 1

PLTGU Muara Tawar sebagai unit peaker (yang beroperasi pada beban puncak), dioperasikan dengan menggunakan pola start-stop, sehingga dituntut mempunyai kesiapan dan keandalan yang tinggi untuk menjamin ketersediaan tenaga listrik. Bidang pemeliharaan bekerja untuk menunjang operasional unit pembangkit guna memenuhi kontrak kinerja yang telah dibuat antara Unit Pembangkitan dan pelanggan (dalam hal ini PT. PLN Persero). Pemeliharaan dalam pembangkitan berfungsi untuk menjamin peralatan dapat bekerja dengan baik, sehingga unit bisa beroperasi dengan maksimal dan menghasilkan keuntungan bagi perusahaan. 

Pemeliharaan meliputi segala aktifitas yang terlibat dalam peralatan dengan aturan kerja yang berlaku. Aktifitas pemeliharaan pada unit pembangkit bertujuan untuk mengembalikan performance mesin, memperbaiki efisiensi, meningkatkan faktor ketersediaan (Availability Improvement) dan meningkatkan keandalan (Reliability Improvement). 

    

        Data kegagalan start tahun 2018-2019 dalam tabel  7 menunjukkan jenis kegagalan start yang paling dominan adalah gagal start DN/DT atau pelambatan percepatan turbin (low acceleration) ketika proses start up.  DN/DT atau low acceleration merupakan bagian proteksi turbin untuk mencegah kerusakan material hot part (blade turbine) akibat temperatur pembakaran di awal start lebih dari 450°C.

        Setelah dianalisa dengan menggunakan rumus Pareto, gagal start berpengaruh 50% lebih dari jumlah gangguan yang terjadi di tahun 2018-2019 di Blok 1. Sehingga untuk menjaga nilai kesiapan dan keandalan unit sesuai dengan kontrak kinerja, perlu dilakukan optimalisasi tindakan preventif untuk mendeteksi lebih dini gangguan serta mencegah kegagalan pada sistem atau peralatan-peralatan yang mengakibatkan kegagalan start. 

        Untuk mengatasi permasalahan gagal start, maka harus dipilih metode yang sesuai dengan operasi unit pembangkit. Six sigma adalah suatu metodologi sistematis yang berfokus pada faktor kunci yang mengendalikan performansi suatu proses, mengaturnya pada tingkat yang paling baik dan menjaganya agar tetap berada pada level tersebut. Lean adalah suatu metodologi sistematik untuk mengurangi kompleksitas dan melancarkan proses dengan mengidentifikasi dan mengeliminasi sumber dari pemborosan (waste) dalam proses, karena pemborosan bisa mengakibatkan macetnya aliran. Pendekatan Lean bertujuan untuk menghilangkan pemborosan, memperlancar aliran material, produk dan informasi serta peningkatan secara terus-menerus. Sedangkan pendekatan six sigma untuk mengurangi variasi proses, pengendalian proses dan peningkatan terus menerus. Integrasi antara Lean dan Six sigma akan meningkatkan kinerja melalui peningkatan kecepatan dan akurasi (zero defect).

Tahapan Six sigma     Lean six sigma secara proses terdiri dari beberapa fase yang dikenal dengan istilah DMAIC (Define, Measure, Analyze, Improve, Control).

1. Define adalah fase menentukan masalah, menetapkan persyaratan-persyaratan pelanggan dan mengetahui CTQ (Critical to Quality).
2. Measure adalah fase mengukur tingkat kecacatan produksi maupun proses.
3. Analyze adalah fase menganalisis faktor-faktor penyebab masalah/cacat.
4. Improve adalah fase meningkatkan proses dan menghilangkan faktor-faktor penyebab cacat.   
5. Control adalah fase mengontrol kinerja proses dan menjamin cacat tidak muncul.

detail analisa dan hasil rekomendasi ada di buku ini, sila mampir perpustakaan unit muara tawar. 

Rangkuman Jurnal : “Industrial Gas Turbine Performance: Compressor Fouling and On-Line Washing” Pengotoran Kompresor dan Pembersihan Menggunakan On-Line Washing di Gas Turbine

Latar Belakang

Perkembangan teknologi pada blade kompresor semakin menunjukkan ukuran blade yang semakin efektif untuk mencapai efesiensi compressor yang semakin tinggi, akan tetapi perkembangan ini juga diikuti dengan kerentanan blade kompresor terhadap adanya kotoran atau fouling yang masuk ke dalam kompresor. Penelitian ini mencoba menganalisa secara mendetail efek fouling terhadap sifat aerodinamis blade kompresor dan efek terhadap performa gas turbine sekaligus pengaruhnya apabila dilakukan washing secara on-line.

Tujuan

Penelitian dalam jurnal ini bertujuan memberikan gambaran pengaruh fouling (kotoran) pada blade compressor terhadap penurunan performa gas turbine dan seberapa besar efek compressor washing secara on-line terhadap performa gas turbin.

 

Manfaat

Manfaat penelitian efek fouling pada blade compressor ini memberikan gambaran dan efek terjadinya fouling pada compressor terhadap tekanan kompresor, kecepatan udara yang dihasilkan, performa gas turbin dan efek wahing compressor secara on-line mampu mengembalikan performa kompresor dan gas turbin.

 

Metodologi

Metodologi yang digunakan dalam penelitian ini adalah dengan metode eksperimen, yaitu dengan melakukan ujicoba replica blade kompresor dalam sebuah tunnel dengan luas 0.0043 m2 dan dengan aliran udara 5 kg/s dengan memberikan proses fouling dan ujicoba pemberian washing secara on-line. Metode yang kedua adalah membandingkan hasil ujicoba melalui sebuah software Turbomatch untuk menganalisa pengaruh fouling terhadap stage 1 dan stage-stage berikutnya, sekaligus menghitung secara analitik pengaruh terhadap performa kompresor dan gas turbin.

 

Hasil & Pembahasan

Experiment dilakukan dengan memasang 9 blade yang teridiri yang diistilahkan dengan NACA 65 dengan ukuran 60 mm x 180 mm, dengan suatu material fouling digunakan dalam ujicoba ini. Tunnel (wind tunnel) memiliki kecepatan mencapai 11 m/s.

Hasil ujicoba menunjukkan fouling terjadi paling banyak di blade nomer 4,5, 6 dan jumlah fouling paling banyak didaerah trailing disbanding di area leading edge. Gambar 5 menunjukkan efek fouling terhadap lintasan kecepatan yang semakin besar berdasar jarak (lintasan) blade to blade. Kekasaran pada blade sebagai akibat timbulnya fouling memberikan efek timbulnya aliran yang semakin turbulen mangakibatkan energi dalam aliran udara semakin rendah akibat friksi.

  

Gambar 7 menjelaskan perbandingan total pressure loss antara blades yang bersih dengan blade yang terkena fouling, menunjukkan loss (kerugian) pressure yang semakin naik yang diakibatkan fouling. Perubahan sudut blade kompresor juga berpengaruh dari adanya fouling, ditunjukkan dari data pada gambar 8 yang bisa berakibat aliran yang semakin turbulen pada sisi sudut luar blade kompresor.

Penurunan efesiensi tiap stage tidak sama, hasil analisa analitik secara software sebagai metode pembanding atas hasil ujicoba wind tunnel menunjukkan penurunan paling besar terjadi di stage 1, dan berturut-turut ke stage 2 dan 3. Sedangkan untuk stage ke-empat dan seterusnya tidak terlalu banyak penuruanan efesiensi kompresor yang terjadi.

Gambar 24 menunjukkan penuruanan ratio tekanan dari blade ke blade yang sudah di compressor washing dan belum (fouled)  yang menunjukkan blade 1 sampai kedua yang paling banyak memberikan efek perbaikan tekanan akibat washing, sedangkan blade ketiga dan berikutnya relative sama.

Tabel 5 menunjukkan efesiensi politropik yang dimiliki tiap stage penurunan paling besar terjadi di stage 1, demikian juga dengan persen penurunan flow koefisin terbesar di stage 1.

Mekanisme compressor washing secara on-line bermanfaat untuk mengembalikan performa kompresor, walau tidak mengembalikan pada kondisi bersih. Beberapa data menunjukkan total pressure loss berkurang sekitar 30% disbanding tidak dilakukan compressor washing. Hasil pengujian di wind tunnel memperlihatkan masih ada sisa fouling pada blade terutama bagian bawah (root) yang tidak bisa maksimal dibersihkan termasuk area trailing yang paling banyak kotoran.

Analisa kompresor berdasar performa gas turbine terutama dengan membandingkan kecepatan (corrected mass flow) udara yang melewati kompresor  dan perbandingan tekanan compressor (pr) dapat ditunjukkan dengan gambar 15, 16, 17 dan 20.

 Terlihat perbandingan antara stage 1 dan 2 untuk parameter jumlah udara akibat fouling dan kondisi bersih menunjukkan stage 1 lebih besar perbedaan flow udara dibanding dengan stage 2. Hal ini berhubungan dengan jumlah fouling yang lebih banyak di stage 1.

 

Hal ini juga sangat kontrak terlihat apabila dibandingkan efesiensi antara stage 1 dan 4, dimana stage 4 sama sekali tidak ada perbedaan tingkat efesiensi kompresor dalam kondisi bersih atau fouling, karena dalam penelitian ini tidak terdapat fouling yang mencapai stage 4. Efek fouling pada pembebanan gas turbin juga memiliki beberapa parameter yang bisa dijadikan acuan pola operasi gas turbin. Tabel 9 dan 10 menunjukkan data performa gas turbin saat pembebanan penuth (TET, Temperature Enter Turbine) mencapai 1300 degC dan pada beban medium temperature 1100 degC, menunjukkan penurunan ketika GT berada di beban dibawah beban penuh. Nilai penurunan dihitung dengan kondisi beban yang sama dan dikenakan efek fouling pada keduanya.

Pola pembebanan gas turbine untuk mengurangi efek fouling adalah pada kondisi beban penuh atau dengan beban konstan.

 Kesimpulan

Blade yang kotor (fouling) menunjukkan nilai penurunan efesiensi kompresor sebesar 3.8% disbanding dengan kondisi bersih sedangkan ketika sudah dilakukan on-line compressor washing meunjukkan nilai penurunan 1.7% dibanding blade yang kotor. Akibat yang ditimbulkan dari fouling pada 3 stage kompresor mengakibatkan perubahan karakteristik kompresor yang berpengaruh terhadap sudut blade kompresor, mass flow atau aliran udara yang melewati blade, ratsio tekanan dan terutama efesiensi kompresor.

               Durasi pembersihan blade kompresor dengan metode compressor washing dapa t mengembalikan sekitar 30% daya output pada gas turbine. Durasi atau lama compressor washing berdsarkan penelitian ini paling efektif pada 5 menit pertama, dan paling efektif pembersihan di sisi tekanan (sisi depan). 

 Kelebihan

a.      Terdapat analisa secara detail efek fouling dan compressor washing terhadap performa kompresor dan gas turbin

b.      Terdapat analisa yang  menjelaskan penurunan performa kompresor tiap stage, yang bisa dijadikan acuan untuk merancang jenis alat washing yang paling efektif.

c.      Pola pembebanan gas turbine bisa diterapkan untuk memperlambat penurunan efesiensi diakibatkan fouling compressor.

 

Kekurangan

Kekurangan dalam hasil penelitian yang tertuang dalam jurnal ini adalah;

a.      Blade yang digunakan dalam ujicoba dalam lab hanya 1 blade, sehingga kurang menggambarkan secara real efek fouling pada stage-stage berikutnya. Sdangkan analisa stage lain dilakukan menggunakan simulasi software Turbomatch.

b.      Tidak jelaskan mengenai metode on-line compressor washing pada bagian “root” bawah blade yang tidak bisa dibersihkan dengan metode on-line washing secara konvensional.

c.      Penelitian efek fouling tidak menggambarkan secara real seperti yang terjadi pada operasi gas turbine, tapi bisa menggambarkan secara umum walau tidak detail.